专利名称：一种用于光纤陀螺的可独立封装磁屏蔽敏感环模块结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于光纤陀螺的可独立封装磁屏蔽敏感环模块结构，它实现了对光纤线圈的独立封装和磁屏蔽防护。属于惯性导航技术领域。
背景技术：
光纤陀螺基于萨格奈克效应，是惯性测量领域检测角位移和角速度信号的主流敏感元件。作为光纤陀螺中最关键的敏感元件，由光纤绕制的敏感环线圈对温度、电磁环境的要求随着陀螺精度的提高而越发苛刻，因此对敏感环模块结构的封装和防护设计必须满足更高的标准。
发明内容
1、目的本发明的目的是提供一种具有独立封装、可对内部光纤线圈进行磁屏蔽防护、并具有良好温度适应性的光纤陀螺用敏感环模块结构。2、技术方案本发明一种用于光纤陀螺的可独立封装磁屏蔽敏感环模块结构,它是一种横截面为类似长方形且具有向内延展的内法兰圆环体结构。见图3，本发明的敏感环模块结构包括了外部的磁屏蔽外壳、内部的环骨架和绕制在环骨架上的光纤线圈三部分。所述环骨架为环形圆柱面结构，包括了用于绕制光纤线圈的圆柱面，在其圆柱面二分之一高度处具有向内水平延展并提供安装基准的内法兰，并且内法兰上、下表面加工有用于定位磁屏蔽外壳的上、下挡圈结构，用于安装整个敏感环模块结构的安装孔和安装凸台；(该环骨架已有单独的专利申请，其详细结构不再赘述。)所述磁屏蔽外壳包括了可拆分对扣的上壳体和下壳体两部分，为顶部或底部开口的C型槽圆环面对扣结构；上、下壳体的内圆柱面具有相同的内圆周面直径，并且与所述环骨架内法兰上的挡圈外径相等，可实现相对于环骨架的同心定位。在上壳体内圆柱面端部、以及环骨架内法兰的挡圈上加工有供光纤线圈尾纤通过的过纤槽，将本发明的敏感环模块结构装配成型时，该磁屏蔽外壳与环骨架内法兰之间可通过焊接或者粘接方式固定成型，光纤线圈的尾纤可通过所述过纤槽引出，因而可形成对光纤线圈的独立封装，提高了本发明敏感环模块结构的适用性、简化了装配、运输和储存。所述光纤线圈是按照预定规则(如四极对称绕法)、用光纤在环骨架上绕制而成的具有矩形横截面的圆环体结构。本发明的敏感环模块结构装配成型后，光纤线圈的上、下侧面和外圆周面、以及环骨架内圆柱面与磁屏蔽外壳的内表面之间具有厚度基本一致的空气气隙；敏感环模块结构仅通过环骨架内法兰上的安装凸台与外部基准面接触，因而最大程度的减少了外部温度波动对线圈的影响，有效提高了敏感环模块结构的温度适应性。3、优点及功效应用本发明所述可独立封装的磁屏蔽敏感环模块结构，可实现对内部光纤线圈的完全磁屏蔽和独立密封，同时最大程度减少了外部温度变化对内部线圈温度场的影响，具有空间省、重量小、便于装配和存贮的优势。
图1是本发明的敏感环模块的轴视图。图2是本发明的敏感环模块的爆炸图。图3是本发明的敏感环模块的局部剖视图。图中符号说明如下1.环骨架101.环骨架外圆柱面102.环骨架内法103.环骨架安装孔104.环骨架安装凸台105.内法兰挡圈
106.环骨架内圆柱面 107.内法兰挡圈缺口2.光纤线圈3.磁屏蔽外壳31.上壳体311.上壳体外圆柱面312.上壳体内圆柱面 313.上壳体过纤槽314.上壳体外圆角315.上壳体内圆角32.下壳体321.下壳体外圆柱面322.下壳体内圆柱面 323.下壳体外圆角324.下壳体内圆角
具体实施例方式下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。图1是本发明的敏感环模块的轴视图。图2是本发明的敏感环模块的爆炸图。图3是本发明的敏感环模块的局部剖视图。本发明是一种适用于光纤陀螺的、可独立封装的敏感环模块结构，具有良好的温度适应性，同时可以对内部的光纤线圈进行完全的磁屏蔽防护。本发明一种用于光纤陀螺的可独立封装磁屏蔽敏感环模块结构，如图1、图2、图3所示，其横截面为类似长方形的且具有向内延展的内法兰圆环体结构，它包括了作为整个模块结构安装基础的环骨架(I)、按照一定规则缠绕在环骨架(I)上的光纤线圈(2)，以及最外层起到磁屏蔽和封装作用的磁屏蔽外壳(3 )。所述的环骨架(I)具有环状的外圆柱面(101)，并且在其二分之一高度处具有向内水平延伸的内法兰(102);进一步的，在内法兰(102)上加工有用于紧固敏感环模块结构的环骨架安装孔(103)、以及作为安装基准的环骨架安装凸台(104)，并且环骨架内法兰
(102)的上下表面加工有定位磁屏蔽外壳(3)用的内法兰挡圈(105)，以及用于引出尾纤用的内法兰挡圈缺口(107)。所述的环骨架外圆柱面(101)用于绕制光纤，和所述环骨架安装凸台(104 )保持垂直关系，和所述内法兰挡圈(105 )保持同心关系。所述的磁屏蔽外壳(3)包括了可对扣的上壳体(31)和下壳体(32)，并且上壳体
(31)为底部开口的C形槽圆环面结构，下壳体(32)为顶部开口的C形槽圆环面结构。在上壳体(31)的C型槽顶部具有上壳体外圆角(314)和上壳体内圆角(315)，在下壳体(32)的C型槽底部具有下壳体外圆角(323)和下壳体内圆角(324)，提高了可加工性。在上壳体(31)的上壳体内圆柱面(312)端部加工有上壳体过纤槽(313)，其开口度与内法兰挡圈缺口(107) 一致。在进行本发明敏感环模块结构的装配时，首先按照一定规则(本案例中采用四极对称绕法)在环骨架(I)的环骨架外圆柱面(101)上进行光纤线圈(2 )的绕制，然后将下壳体(32)套入环骨架(I)下部。下壳体内圆柱面(322)的内径和环骨架内法兰挡圈(105)的外径具有相同的基本尺寸，因而保证了下壳体(32)与光纤线圈(2)的同心关系。将上壳体
(31)套入环骨架(I)上部，其上壳体内圆柱面(312)的内径和环骨架内法兰挡圈(105)的外径具有相同的基本尺寸，并且上壳体外圆柱面(311)的内径和下壳体外圆柱面(321)的外径具有相同的基本尺寸，因而保证了上壳体(31)、下壳体(32)以及光纤线圈(2)的同心定位关系。装配时使上壳体过纤槽(313)和内法兰挡圈缺口(107)对齐，光纤线圈(2)的尾纤沿着环骨架内圆柱面(106)盘绕，并从过纤缺口 /过纤槽(107)、(313)中引出到环骨架内法兰(102)上。在确定了上壳体(31)、下壳体(32)以及环骨架(I)的上述定位关系后，对上壳体外圆柱面(311)和下壳体外圆柱面(321)之间的搭接部位，以及上壳体内圆柱面(312)、下壳体内圆柱面(322)和内法兰挡圈(105)之间的搭接部分进行焊接/粘接成型固定，即可实现对光纤线圈(2)的完全封装。本发明所述的上壳体(31)和下壳体(32)采用磁屏蔽材料加工，环骨架(I)可以采用磁屏蔽材料也可以不采用磁屏蔽材料加工。当环骨架(I)也使用磁屏蔽材料、并且与磁屏蔽外壳(3)之间采用焊接成型时，即可实现对光纤线圈的完全磁屏蔽防护。并且，由于敏感环模块结构是利用环骨架内法兰(102)进行安装固定的，因施加紧固力而可能导致的磁屏蔽效能下降也仅限于环骨架内法兰(102)上的安装孔(103)附近，对于包覆光纤线圈(2)的磁屏蔽回路，其磁屏蔽效能基本不受影响。本发明所述的环骨架内法兰(102)位于环骨架外圆柱面(101)的二分之一高度处，其厚度在满足强度要求的前提下应尽可能小。敏感环模块结构装配成型后，光纤线圈
(2)的顶面、底面和外侧圆柱面、以及环骨架内圆柱面(106)到上壳体(31)和下壳体(32)的C型槽内表面之间具有厚度基本一致的空气气隙。将本发明所述敏感环模块结构应用于光纤陀螺组装时，敏感环模块结构仅通过环骨架内法兰(102)上的安装凸台(104)与外部安装基准面接触，因而最大程度的减少了外部温度波动对内部光纤线圈(2)的影响，有效提高了敏感环模块结构的温度适应性。本发明光纤陀螺敏感环模块具有如下结构特点(I)所述的敏感环模块结构包括了环骨架、光纤线圈和可对扣的上下壳体，利用环骨架内法兰上的挡圈进行定位，通过粘接或者焊接方法成型，装配工艺简单。(2)所述敏感环模块结构的环骨架内法兰位于环骨架的二分之一高度处，并且所述光纤线圈与外侧包覆结构之间具有基本一致的空气间隙，因而对环境温度波动具有较好的适应性。(3)所述敏感环模块结构采用粘接或者焊接方法成型，并通过位于环骨架内法兰上的过纤槽引出尾纤，实现了独立封装和完全的磁屏蔽。(4)所述敏感环模块结构利用环骨架内法兰进行安装，进一步避免了陀螺装配时紧固力对包覆光纤线圈的磁屏蔽回路的影响。
将本发明所述可独立封装的磁屏蔽敏感环模块结构应用于光纤陀螺的组装时具有以下优势(I)实现了敏感环模块结构的独立封装，有利于实现模块化的设计、储存和装配。(2)具有完全的磁屏蔽防护效能，受安装紧固条件的影响小。(3)具有良好的环境温度适应性。
权利要求
1.一种用于光纤陀螺的可独立封装磁屏蔽敏感环模块结构，其特征在于它是一种横截面为类似长方形且具有向内延展的内法兰圆环体结构，包括外部的磁屏蔽外壳、内部的环骨架和绕制在环骨架上的光纤线圈三部分；所述环骨架为环形圆柱面结构，包括用于绕制光纤线圈的圆柱面，在其圆柱面二分之一高度处具有向内水平延展并提供安装基准的内法兰，并且内法兰上、下表面加工有用于定位磁屏蔽外壳的上、下挡圈结构，用于安装整个敏感环模块结构的安装孔和安装凸台； 所述磁屏蔽外壳包括可拆分对扣的上壳体和下壳体两部分，为顶部或底部开口的C型槽圆环面对扣结构；上、下壳体的内圆柱面具有相同的内圆周面直径，并且与所述环骨架内法兰上的挡圈外径相等，实现相对于环骨架的同心定位；在上壳体内圆柱面端部、以及环骨架内法兰的挡圈上加工有供光纤线圈尾纤通过的过纤槽，将该敏感环模块结构装配成型时，该磁屏蔽外壳与环骨架内法兰之间通过焊接或者粘接方式固定成型，光纤线圈的尾纤通过该过纤槽引出，因而形成对光纤线圈的独立封装；所述光纤线圈是按照预定规则用光纤在环骨架上绕制而成的具有矩形横截面的圆环体结构；该敏感环模块结构装配成型后，光纤线圈的上、下侧面和外圆周面、以及环骨架内圆柱面与磁屏蔽外壳的内表面之间具有厚度一致的空气气隙；敏感环模块结构仅通过环骨架内法兰上的安装凸台与外部基准面接触，因而减少了外部温度波动对线圈的影响，有效提高了敏感环模块结构的温度适应性。
全文摘要
一种用于光纤陀螺的可独立封装磁屏蔽敏感环模块结构，它是一种横截面为类似长方形且具有向内延展的内法兰圆环体结构，包括磁屏蔽外壳、环骨架和绕制在环骨架上的光纤线圈三部分；所述环骨架为环形圆柱面结构，包括用于绕制光纤线圈的圆柱面，在其圆柱面二分之一高度处具有向内水平延展并提供安装基准的内法兰，并且内法兰上、下表面加工有用于定位磁屏蔽外壳的上、下挡圈及安装孔和安装凸台；所述磁屏蔽外壳包括可拆分对扣的上壳体和下壳体两部分，为顶部或底部开口的C型槽圆环面对扣结构；所述光纤线圈是按照预定规则用光纤在环骨架上绕制而成的具有矩形横截面的圆环体结构；将本发明用于光纤陀螺的组装，有利于实现模块化的设计、储存和装配。
文档编号G01C19/64GK102997906SQ20121056867
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者章博, 贾明, 宋凝芳 申请人:北京航空航天大学